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北斗衛星導航系統
2010/11/10 22:23
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中國北斗衛星定位系統工作示意圖

前言

民國 99 年 11 月 1 日 00 時 26 分 03 秒,大陸使用『長征三號丙』火箭,將第 6 顆北斗 2 號導航衛星成功送入太空,這是大陸今年連續發射的第 4 顆北斗 2 號導航衛星。預計在民國 104 年建成一個全球導航定位系統,這個系統將由三十幾顆衛星所組成。這是一件非常值得慶賀的事情,因為用過老美的 GPS 的人都知道,這玩意經常會誤差突然變大,導致將人導引到田裡或者是海中,一般咸信這都是老美動的手腳(非常有可能,當然老美是不會承認的)。所以一旦北斗導航系統建立完成,我們不但可以不用再看老美臉色,同時這套系統在民間的商業用途與軍事用途也相當的高,想要卡位的廠商得趁早。

其實關於定位系統的資料在很多網站都有詳細的介紹,那麼,我又為何多此一舉寫這篇文章呢?那是因為我有一個壞習慣,那就是只要聽到有新的技術,總是會設想一下如果系統交給我作,我會將如何進行呢?所以關於這篇文章,我將有別於之前寫的介紹性文章,我會將焦點放在系統工程方面,下面且看我仔細道來:

什麼是全球定位系統
Global Positioning System, GPS

GPS 衛星星座

老美的 GPS 於1994 年全面建成,是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區(98%)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。該系統包括太空中的 21 顆工作衛星和 3 顆備份衛星工作在互成 30 度的 6 條軌道上,衛星運行軌道長半軸為 26,560 公里,傾角 64 度。軌道高度 20,000 公里,衛星軌道面相對於地球赤道面的軌道傾角為 55°,各軌道平面的升交點的赤經相差 60° ,一個軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星升交角距超前30°。;地面上的 1 個主控站、3 個數據注入站和 5 個監測站。作為用戶端的 GPS 接收機,最少只需其中 3 顆衛星,就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度;所能收聯接到的衛星數越多,解碼出來的位置就越精確。

從上面的描述我們可以知道由於衛星的位置精確可知,在 GPS 觀測中,我們可得到衛星到接收機的距離,利用三維坐標中的距離公式,假設 t0 為衛星時間,t 為衛星接收時間,c 為電波傳播速度,則利用 3 顆衛星在 x、y、z 軸,求未知數定位、定時(x、y、z)的方式:       

(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2=(c(t-t1))2    ...........................(1)

(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2=(c(t-t2))2    ...........................(2)

(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2=(c(t-t3))2    ...........................(3)

(1)-(2),(1)-(3),(2)-(3),消去了二次因子x2、y2、z2。可得一組三元一次方程方程式,即可順利解出接收機的座標(x、y、z)。

但是問題來了,這些衛星都是不停運行在兩萬公里高的軌道上,那麼要怎樣才能知道衛星本身的位置呢?有些維基百科上說是根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查詢得出,關於這一點我個人是不太相信的!因為衛星發射進入軌道之後,總是會有一些誤差,而且經過長時間的運行之後,誤差會越來越大。光憑星曆中的紀錄是絕對不夠的,事實上老美還是需要使用非常精密的地面雷達站,檢查每一個衛星的確實高度、位置與運行速度。每當地面監測站完成對某一顆衛星的正確位置測量之後,他們會將位置資訊回傳到該顆衛星本身。

從上面的公式中我們可以看到,另外一個影響 GPS 精度的重要因素是計時器,如果時間誤差在 0.001 秒以上(看似很小的誤差),那麼由衛星傳到接收器之時,誤差將被光速 299,792,458 公尺/ 秒給放大到 300 公里左右。所以每顆衛星上都必須搭載非常精準的原子鐘,而原子鐘是每 140 萬年誤差 1 秒。

但是在地面上的接收器又是使用什麼樣的計時裝置呢?

這個關鍵技術的祕密就在於利用第四顆額外的衛星來校正計時誤差。如果三顆衛星的測量結果能夠精確的定位出三維空間的位置,則第四顆衛星理論上也應該交在同一點上,如果不在同一點就表示計時系統有誤差產生,接收器將根據第四顆衛星的誤差值校正其內部的計時裝置,使接收器內建的廉價計時器也能藉由不斷的校正,隨時保持媲美原子鐘一樣精準的時間。

所以衛星在發射導航電文(Navigation Messages)時,其內容應該包涵,衛星在空間位置、衛星鐘的修正參數、電離層延遲改正數等GPS定位所必要的信息,因此導航電文也稱數據碼(Data Message,D碼)。至於所用的兩個載波均位於微波的 L 波段,分別稱為 L1 載波和 L2 載波

L1(t) = A1cos(2πf1t + φ1)
L2(t) = A2cos(2πf2t + φ2)

採用 L 波段的高頻率載波可以較為精確的測定都卜勒頻移和載波相位,提高測速和定位精度。使用兩個頻率還可以測定電離層延遲。

另外一中稱之為『差分技術』是為了使民用的 GPS 精確度提昇,科學界發展另一種技術,稱為差分全球定位系統(Differential GPS),簡稱 DGPS。亦即利用附近的已知參考座標點(由其它測量方法所得),來修正 GPS 的誤差。再把這個即時(Real Time)誤差值加入本身座標運算的考慮,便可獲得更精確的值。

GPS衛星已經發展了兩代,目前最新的型號為 GPS IIR-M 和 GPS IIF,分別由洛克希德·馬丁公司和波音公司製造。GPS IIR-M 衛星已經成功發射了3 顆。這種衛星採用了改進的天線,可以提供更大的信號功率,以便於地面接收機接收信號。另外,GPS IIR-M 除了可以廣播以前的軍民用信號外,還增加了兩種新的軍用信號和第二種民用信號。新的兩種軍用信號提高了定位精度,並增強了抗干擾能力;第二種民用信號則採用了與第一種不同的頻率,可以消除地球電離層引起的導航誤差。GPS IIF 將進一步提高定位精度和抗干擾能力,並增加第三種用於民航運輸業的民用信號。

北斗 1 號衛星系統

三球交會定位原理,及雙星定位原理圖

中國大陸先後在民國 89 年 10 月 31 日、89 年 12 月 21 日和 92 年 5 月 5 日發射了3 顆『北斗』靜止軌道試驗導航衛星,高度為 35,860 公里,組成了『北斗』區域衛星導航系統。該系統具備在中國及其周邊地區範圍內的定位、授時、報文和 GPS 功能。

從上面的原理圖,我們可以知道『北斗一號』系統,和 GPS 系統的前身子午儀衛星定位系統(Transit)(1958 年研製,1964 年正式投入使用)一樣,很明顯的是一個實驗用的系統。雖然比起老美的全球定位系統(GPS) 晚了近 7 年,與蘇聯的格洛納斯(GLONASS)晚了 9 年,但與歐盟的伽利略定位系統(Galileo Positioning System)早 5 年。作為中國首組定位系統,它的定位模式與 GPS 完全不同。首先是用戶向地面中心站發出請求,地面中心站再發出信號,分別經兩顆衛星反射傳至用戶,地面中心站通過計算兩種途徑所需時間即可完成定位。『北斗一號』的覆蓋範圍是北緯5°一55°,東經70°一140°之間的心臟地區,上大下小,最寬處在北緯35°左右。其定位精度為水平精度100米(1σ),設立標校站之後為 20 米(類似差分狀態)。工作頻率:2491.75 MHz。系統能容納的用戶數為每小時 540,000 戶。

『北斗一號』系統由於不能使用在高速移動的平台,同時也不能保持無線電靜寞,所以不能使用在軍事用途。

北斗 2 號衛星系統

『北斗二號』衛星導航系統,是集無源和有源定位於一體的導航定位系統,空間段由 5 顆靜止軌道衛星和 30 顆非靜止軌道衛星組成,提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區免費提供用戶全天候、實時定位服務、定位精度為 10 米,授時精度為 20 納秒(20 x 10-9  秒),測速精度 0.1 米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和一次可傳送多達 120 個漢字的信息通信服務以及系統完好性等信息。 另外,中國的『北斗二號』車載導航儀將兼容美國的 GPS 系統。北斗二號區域系統,於 2004 年啟動, 2010 年 11 月 1 日已發射完成 6 顆衛星,預計 2012 年建成;下一步,覆蓋全球、高精度的北斗二號全球系統,預計 2020 年建成。

歐盟伽利略(Galileo)衛星系統

伽利略系統由空間段、地面段、用戶三部分組成。空間段由分佈在 3 個軌道上的 30 顆中等高度軌道衛星(MEO)構成,每個軌道面上有 10 顆衛星,9 顆正常工作,1 顆運行備用;軌道面傾角 56 度。地面段包括全球地面控制段、全球地面任務段、全球域網、導航管理中心、地面支持設施、地面管理機構。用戶端主要就是用戶接收機及其等同產品,伽利略系統考慮將與GPS、GLONASS的導航信號一起組成複合型衛星導航系統,因此用戶接收機將是多用途、兼容性接收機。

2005 年 12 月 28 日,首顆伽利略試驗衛星 Glove-A 搭乘俄羅斯『聯盟』號運載火箭順利升空。但因為資金籌措困難 Galileo 計劃一度暫停,直至 2007 年歐盟議會和歐盟委員會決定出資34億歐元用於 2007 年至 2013 年期間的歐洲地球同步衛星導航增強服務系統(EGNOS)和 Galileo 計劃後,才起死回生。2008 年 4 月 27 日,『伽利略』系統的第二顆實驗衛星 Glove B 升空。2010 年 1 月 7 日歐盟委員會說,伽利略衛星導航系統將從 2014 年起投入運營。

2004 年中歐正式簽署技術合作協議,中方承諾投入 2.3 億歐元的巨額資金,第一筆 7000 萬歐元的款項很快就打到歐方賬戶上。使『伽利略』計劃捉襟見肘的財政狀況得到極大緩解,並且讓中國成為第一個參與伽利略導航系統的非歐盟國家,

按照協議應擁有部分所有權和全部使用權。然而後來受到歐盟國家的排斥,眼看著投入巨額資金,卻得不到與之相稱的對待,甚至待遇還低於沒有投入一分一厘的其他非歐盟國家,如印度等國,令中國大為不滿。中國不但進不到『伽利略』計劃的決策機構,甚至在技術合作開發上也被歐洲航天局故意設置的障礙所阻擋,中方除了掛得一個參與人的『好名聲』之外,其他一無所得,反而要擔負巨額資金投入,這樣的結果令中方十分不滿。所以中國開始研製自己的導航系統。

在北斗二號出世之後,在技術上比『伽利略』更先進,定位精度甚至達到 0.5 米級,令歐洲人深受震撼。同時,之前『伽利略』計劃的推出之後,雖然在規格技術上超越美國,甚至讓老美揚言,美國如感覺受到威脅,則有權擊毀『伽利略』衛星。但卻也刺激了美國和俄羅斯加快技術更新,新一代 GPS 和新一代『格洛納斯』的定位精度等技術指標均很快反超『伽利略』,『伽利略』逐漸喪失了技術相對領先的優勢。同時由於頻道是稀有資源。佔得先機的美國和俄羅斯分別擁有最好的使用頻率,中國所看中的頻率被認為是美國和俄羅斯之後的『次優』頻率。按照國際電信聯盟通用的程序,中國已經向該組織通報了準備使用的衛星發射頻率,而這一頻率正好是歐洲『伽利略』系統準備用於『公共管理服務』的頻率。按照『誰先使用誰先得』的國際法原則,中國和歐盟成了此頻率的競爭者。然而,中國將在 2009 年發射三顆『北斗』二代衛星,正式啟用該頻率,而歐盟連預定的三顆實驗衛星都沒有射齊,注定要在這場『出乎意料』的競賽中敗下陣來,從而失去對頻率的所有權。為轉變被動局面,歐洲人別無他法,只有增加財政投入,而此時歐洲航天局為了排擠中國,已經以法律形式規定所有開發資金均來源於歐盟公共資金,這就意味著,要想增大投入,還得在內部無休止地『吵』下去。


俄羅斯格洛納斯(Glonass)衛星系統

『格洛納思』系統由衛星、地面測控站和用戶設備三部分組成,系統由 21 顆工作星和 3 顆備份星組成,分布於 3 個軌道平面上,每個軌道面有 8 顆衛星,軌道高度19,000 公里,運行周期 11 小時 15 分。『格洛納思』系統於 20 世紀 70 年代開始研製,1982 年發射首顆衛星入軌。但由於太空撥款不足,該系統部分衛星一度老化,最嚴重曾只剩 6 顆衛星運行。2003 年 12 月,由俄國應用力學科研生產聯合公司研製的新一代衛星交付聯邦太空局和國防部試用,為 2008 年全面更新『格洛納思』系統作準備。在技術方面,『格洛納思』系統的抗干擾能力比 GPS 要好,但其單點定位精確度不及 GPS 系統。2004年,印度和俄羅斯簽署了《關於和平利用俄全球導航衛星系統的長期合作協議》,正式加入了『格洛納思』系統,計劃聯合發射 18 顆導航衛星。

預計整個『格洛納思』系統將於 2009 年完成 24 顆衛星的部署工作,屆時衛星導航範圍可覆蓋整個地球表面和近地空間,實現全球定位導航,定位精度將達到 1.5 米以內。又據計劃,2011 年俄『格洛納思』衛星將達到 30 顆。

『格洛納思』系統與美國的 GPS 系統有著很大的不同:

一是衛星發射頻率不同。GPS 的衛星信號採用碼分多址體制(CDMA),每顆衛星的信號頻率和調製方式相同,不同衛星的信號靠不同的偽碼區分,而所有 GPS 衛星的載波的頻率是相同,均為 L1=1575.42MHZ 和 L2=1227.6MHZ。而『格洛納思』採用頻分多址體制(FDMA),衛星靠頻率不同來區分,每組頻率的偽隨機碼相同,而發播的兩種載波的頻率分別為 L1=1,602+0.5625K(MHZ) 和L2=1,246+0.4375K(MHZ),其中 K=1~24為每顆衛星的頻率編號。由於衛星發射的載波頻率不同,『格洛納思』可以防止整個衛星導航系統同時被敵方干擾,因而,具有更強的抗干擾能力。

 二是坐標系不同。GPS 使用世界大地坐標系(WGS-84),而『格洛納思』使用前蘇聯地心坐標系(PE-90)。

三是時間標準不同。GPS 系統時與世界協調時相關聯,而『格洛納思』則與莫斯科標準時相關聯。

其他國家的衛星導航計畫

日本:2010 年 9 月 11 日,日本在種子島宇宙中心使用 H-2A 火箭發射了首顆『準天頂 (QZSS)』定位衛星『引路號』,按照計劃,『引路號』試運行後如果不出現技術問題,日本將陸續發射另外兩顆『準天頂』定位衛星。『準天頂』衛星系統是一個兼具導航定位、移動通信和廣播功能的衛星系統,旨在為在日本上空運行的美國 GPS 衛星提供“輔助增強”功能,提高導航定位信號接收的質量和精度。目前的計劃是將民用信號的精度從十米級別提升一個數量級,控制在一米以內,而這種精度已經非常接近美國軍用 GPS 信號的精度了。

印度:據印度媒體 2010 年 4 月11 日報道,印度計劃明年年底前發射首顆導航衛星,爭取在 2014 年年底前完成名為『地區導航衛星系統(IRNSS)』的太空衛星導航網的部署。一般咸信這是因為印度的『布拉莫斯』超音速巡航導彈在 2009 年 1 月份試射時沒能擊中目標,美國全球衛星定位系統(GPS)在關鍵時刻『掉鏈子』,使導彈的衛星定位系統接收機沒能在彈載計算機和美國衛星之間建立連接,導致『布拉莫斯』偏離目標 2 公里。這促使印度決定今後在全球定位方面尋求減少對美國衛星的依賴。

導航衛星的安全性議題

EA-6B電子戰飛機

眾所皆知現在許多高科技產品都依賴衛星定位系統來運作,所以各國為了國防需要無不積極發展自己的定位系統,但是美國為了達到獨霸全球的目的,無所不用其極阻擾各國在這方面的發展!?特別是針對中國,其實在從 2001 年開始,美國空軍空天司令部就秘密在早期天蠍座通信衛星干擾系統的基礎上研製出專門的干擾機,只要將這種干擾機對準北斗 1 號系統的衛星,大量發送類似網絡垃圾郵件的垃圾信息,就會使該衛星的接收機達到飽和,進而無法完成任何導航定位服務。不過,美國人認為這種干擾機恐怕對北斗 2 號系統不起作用,因為後者的大部分衛星採用了與 GPS 衛星類似的無源定位模式,衛星對信號只發不收,那麼這種干擾就很難起全面壓制的作用。

不過,沒有誰比美國人更加瞭解全球衛星定位系統的弱點了,那就是地面接收端信號微弱,其強度只相當於電視信號強度的十億分之一。美軍曾進行過模擬試驗,如果將一部類似 AN/ALQ-99 那樣的大功率 GPS 干擾機裝到 EA-6B 電子戰飛機身上,在中國東海上繞一周,那麼大半個中國的定位信號都可能受到嚴重干擾。此外,美軍還在尋找欺騙式干擾技術,專門用於模擬北斗 2 號衛星發出的信號。

外界認為,對於美國所能動用的導航衛星攻擊手段,中國並非毫無準備。首先,中國北斗 2 號導航系統將採用與美國 GPS 或歐洲伽利略系統相近甚至完全相同的頻率。對中國衛星實施阻塞干擾必然會干擾自己的定位系統。其次,中國可能沿用 GPS 系統上的抗干擾技術。例如地面信號接收站加裝自適應調零天線,這種天線能夠使接收機的抗干擾能力提高數萬倍。另外,中國可能採用與美國類似的復合導航技術,即便北斗 2 號系統被干擾,也不至於影響整個導航系統的運轉。

另一種攻擊方式,就是直接幹掉衛星,事實上 2010 年 9 月 25 日,美國范登堡發射團隊使用『米諾陶-4』火箭從范登堡空軍基地第 8 太空發射臺成功發射了一顆天基太空監視衛星(Space Based Space Surveillance, SBSS),這是第一顆能夠從太空探測並追蹤軌道物體的衛星。衛星按照計劃進入預定軌道並完成部署。我們有理由相信這顆衛星就是為了這樣的目的而設計的。

SBSS 衛星重1031 千克,與小汽車大小差不多,波音公司負責 SBSS 系統的整體建設,包括地面系統和發射任務;波爾航空航天公司設計了航天器和探測裝置。在進入地球上空 630 公里的軌道。衛星上裝有一個安置在敏捷雙軸萬向節上的可見光感測器,這個裝置將允許地面控制人員在目標間快速切換,而不需要重新配置衛星或消耗燃料。SBSS 計劃的總成本是 8.58 億美元,衛星系統將作為美國軍隊正在發展的太空監視網路的一部分監視軌道環境。

事實上早在 1982 年,美國就進行過反衛星武器的試驗,就是所謂空射型微型飛行器(Air-Launched Miniature Vehicle,簡稱 ALMV)。1985年10月13日,一架 F-15 利用ALMV 摧毀了在 555 公里軌道上運行的美國空軍的太陽風(Solwind)P78─1 科學衛星,這是 2007 年 1 月以前唯一得到證實的成功摧毀目標的動能反衛星武器試驗。

然後就是在 2008 年 2 月 20 日。美國防部官員宣佈,美國海軍當晚發射的一枚標準三型飛彈成功地擊中了位於太平洋上空 241 公里,處於地球大氣層的電離層中漂流的失效美國間諜衛星。 美國軍方將從在北太平洋海域航行的一艘美軍巡洋艦上,發射一枚『標準3』導彈來擊落這顆失控的間諜衛星。故障衛星有一輛公共汽車大小,其中包括 453 公斤的推進燃料『聯氨』。『聯氨』具有極強的毒性,美國軍方稱衛星掉落地面,這種有毒燃料可能會造成人員受傷和死亡,而使布希總統批准了擊落衛星的計劃。

中國在2007年1月11日打中風雲一號C衛星的示意圖

至於中國的反衛星的消息則是出現在一些外媒的報導之上,中國官方始終並沒有承認,例如據美國「外交政策」(Foreign Policy)期刊的報導 2007 年 1 月 11 日,中國軍方在四川西昌成功用一枚改進後的遠程彈道地空導彈擊毀了一顆距地球 865 公里,很早時候中國自己發射的老舊氣象衛星『風雲一C』(衛星總質量為958公斤,軌道高870公里,傾角為98.8度,衛星主體呈立方體,長 2.02 米,寬 2 米,高 2.215 米,設計壽命為 2 年)。以及之後在 2010 年 1 月,再一次發射飛彈,擊落一枚自家衛星。但報導中並沒有披露這次演習的詳情,也沒有提到美國政府對此事的反應。

不管真相如何,我們嘗試一下分析一下,用導彈攻擊衛星需要哪些技術?

  1. 必需發射彈道導彈或攻擊衛星。
  2. 對發射的導彈或衛星進行控制,修正和姿態調整。
  3. 如果是攻擊衛星,必須對衛星進行變軌,以便進入目標衛星軌道。
  4. 對目標衛星進行及時跟蹤,獲取其軌道和座標參數。
  5. 引導導彈或攻擊衛星接近目標衛星,然後發起攻擊,通過碰撞或暴炸摧毀這顆衛星。

顯然,根據中國剛剛才發射的嫦娥 2 號衛星的表現,第一、二、三、五點是沒有問題的。至於第四點,如果以地面監控的方式,因為中國在海外基本上沒有跟蹤站(除了南極和非洲)。要想準確打中衛星,目標衛星必須飛越中國衛星測控網範圍上空,原則上問題也不大(中國主要通過在江陰基地的遠望跟蹤測量船,來彌補我們在海外跟蹤站不足)。不過風雲一號衛星上的設備已經完全失效,不可能與地面跟蹤站進行聯繫,因此無法監測和獲取這顆衛星的軌道參數,只能通過光學和大功率雷達手段來獲取。但是誰又能保證中國沒有類似 SBSS 衛星可以在太空中進行衛星監測呢?這些 SBSS 技術又不是艱深不能克服的!?

結論

在我為這篇文章收集資料之時,我看到了中國參與歐盟『伽利略』過往的歷史。我禁感慨為什麼中國在取得那麼多成就之後,國力蒸蒸日上的今日,還會被西方的洋人所排擠?所受的待遇甚至連印度阿三都比不上?直把國人當冤大頭來看待!?這個問題我想了很久,一直得不到頭緒,直到我在瀏覽某一個網站的時候才找到了答案:

你那個X光線天文衛星已經因為資金問題移到2012年以後了
而且那種噸位與功能連日本幾年前的X光線天文衛星都比不上

中國最近太空發展打擊不斷
除了X光線天文衛星  沒錢造不出來外
8月底長征3B發射失敗
長征5號  因為工業落後  科技水轉低下  已被延到2016年後才會試射了
螢火1號那115公斤小玩具  因為俄國不幫你發射  所以要延到2011年了
可見中國的技術要脫離地球重力  與引力協拋  進行惑星之間移動 還有很大困難
日本1998年的火星衛星有600公斤重  2003年的準鳥號小行星衛星有540公斤(使用離子電漿火箭明年中返回地球)兩者都是日本火箭自己發射的

明年2010年日本要以H2A火箭再發射金星觀測衛星了
日本已有近30噸希望號  在宇宙中進行真空與無重力的艙內外各種化學生物物理與宇宙天文的實驗與觀測
一艘日本HTV太空船比你們神舟太空船加上天宮號空間站(未發射)  的總和還要大 
中國火箭進入LEO最大籌載是8.4噸    連1994年服役的日本H2火箭都比不上(10噸)
日本從1981年2月21日發射過3顆太陽観測衛星   中國目前還是零分
日本從1979年以來發射過5顆X光線天文衛星     中國目前還是零 分
日本從1997年以來發射電波衛星   中國目前還是零 分
日本從1985年以來發射過2枚慧星觀測衛星    中國目前還是零 分
日本在2006年已發射紅外線天文衛星   中國目前還是零分
日本從1992年以來發射2枚磁圈觀測衛星    中國目前還是零 分

原文

看到上面的論壇留言沒?原來在中國人中存在了一種很特殊的群體,這群人自己沒本事,卻一天到晚嘲笑自己的國家和民族,明明有中文名字,卻取個洋名呼來喚去,甘願自貶身價作老美與日本的走狗。難怪洋人會瞧不起我們,一副吃定我們的態度,因為人必自侮,而後人侮之。人必自重,而後人重之。中國只要有這一群人在,就很難獲得別的民族的尊重!?

沒錯!中國目前是有很多的科技是不如西方世界!?那是因為中國近代飽受戰亂,在加上人謀不臧所以起步比較晚,但是並不是表示永遠就會落後下去,而且這幾年進步的速度更是有目共睹的。這些都必須歸功於幕後那些像錢學森等,默默努力付出的科技人。因此身為一個中國人、一個高科技時代下的受惠者而言,對於中國的科技發展,應該多一些鼓勵,少一些訕笑。多一些建言,少一些批評。如此對於大伙才有正面建設的意義。

對於那些眼裡只有洋人的那一群,我只能說中國自古以來最不缺的就是『漢奸』!?

後記

跟往常一樣,寫這篇文章最痛苦的,就是網路上充斥著許多假消息、過時的新聞。通常我必須透過很多篇文章,才能拼湊還原一些事實的真貌!?比方有新聞說中國的『北斗 2 號』系統,有很多技術來自於歐盟的『伽利略』系統!?但是經過查證之後才知道,中國根本就被歐洲拒於門外,結結實實當了回冤大頭。況且中國的『北斗 2 號』系統已經發射 6 衛星在運行,而『伽利略』卻只發射兩顆實驗用的衛星,所以誰偷誰的技術,明眼人一看就知道!?

其實寫這種文章,吃力又不討好,基本上沒什麼人愛看!?比起其他網站上那些吹牛打屁、胡吹大氣的文章相比,點擊率少的可憐。不過,沒關係!?反正也不求什麼,就當作消遣娛樂好了!

參考連結

北斗衛星導航系統10年後覆蓋全球
清華女破解北斗衛星信號,在美獲獎
全球定位系統 GPS
航天遙感與航空遙感的區別
改變世界的人造地球衛星
歐洲最昂貴的太空計畫「伽利略」
遙感9號:中國的反航母天眼
北斗衛星定位系統
北斗二號:30多顆衛星覆蓋全球
軌道公司將為美國空軍發射SBSS衛星
全球定位系統
北斗衛星導航系統政府官網
北斗星通公司網站
人造衛星激光測距
Google·地球
量子態隱形傳輸
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淺談環球定位系統(GPS)的概念與應用
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遭歐洲導航衛星排擠:中國「北斗」二號橫空出世
伽利略定位系統
中國伽利略衛星導航有限公司
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格洛納斯完全解析
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破解歐洲 Galileo 衛星的密碼
美國空軍成功發射首顆SBSS天基太空監視系統衛星
在太空監視衛星︰美國率先鑄起了太空之盾全球扛鼎
天基太空監視衛星中國打衛星(ASAT),秘密中的秘密

參考影片

附錄 1.        (怎樣確定衛星的位置)
這需要點地理知識,我們的地球是近似圓的,我們把地球分成東西兩個半球,它們的起點都是在本初子午線上,從起點往東依次從東經0度到東經180度,往西從西經0度到西經180度,所以東經0度和西經0度是重合的,同樣,東經180度和西經180度也是重合的。我們中國是在東半球,所以,我們的位置都是東經XX度。而緯度的劃分是以赤道作為0度,往南就是南緯,一直到南緯90度,就是南極點,往北從北緯0度一直到北極點北緯90度,我們生活的中國大陸都是在北半球。而我們用來接收衛視節目的衛星,一般都是在赤道上空的定點衛星(也叫同步衛星),它相對於地球是靜止不動的,所以衛星的緯度是零度,通常只用經度表示衛星的位置,如亞洲3S東經105.5度,亞太2R東經76.5度。我們在北半球,所以衛星就在我們的南方,至於是南偏東還是偏西,要看它和我們的相對位置,如果你現在所處的位置是東經X度,衛星的位置是東經Y度,如果Y>X,那麼衛星就在正南偏東的位置,反之,就在正南偏西。比如,我現在所處的位置是東經121度,亞太1A東經134度就在我的東邊,亞洲3S東經105.5度在西邊,亞洲2號100.5度更往西偏。至於偏多少度以及仰角是多少,現在有不少小程序,只需輸入當地的經緯度和衛星的經度數據就可以給出,有些接收機也有此功能。還有個極化角,就是高頻頭相對於標準位置(對於C頭,0 刻度一般處於上下左右四個點,不同廠家的位置可能不同,ku頭,0刻度,或箭頭指向正上方)所旋轉的角度,順時針為正,逆時針為負,理論上,大凡正南偏東的衛星,極化角都是正的,偏西的衛星,極化角都是負的,但極化角只是個理論值,實際操作時還要進行細調。

附錄 2.        (量子態隱形傳輸)

量子是對原子、電子、光子等物質基本單元的統稱。在量子世界中存在一種類似「心電感應」的現象,即通常所說的「量子糾纏」。「打個比方說,甲乙兩人身處兩地,分別拿一個具有糾纏關係的光子,甲對這個光子進行某種操作,它會發生一些變化,這時乙手中的光子也會發生同樣的變化。」彭承志說,量子態隱形傳輸就是指利用量子糾纏技術,借助衛星網絡、光纖網絡等經典信道,傳輸量子態攜帶的量子信息。量子態隱形傳輸很像科幻小說中描繪的『超時空穿越』:外星人在一個地方神秘地消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方神秘地瞬間出現。量子態隱形傳輸是未來量子通信網絡的核心要素。與傳統的通信方式相比,它具有絕對安全性和超高信道容量等明顯優勢。」據介紹,量子態隱形傳輸向人類展示了未來通信的美好前景,一直備受國際科學界的關注。1997 年,奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證;2004 年,該小組利用多瑙河底的光纖信道,成功地將量子態隱形傳輸距離提高到 600 米。但由於光纖信道中的損耗和環境干擾,量子態隱形傳輸的距離難以大幅度提高。 2004 年,中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現更遠距離的量子通信。在自由空間,環境對光量子態的干擾效應極小,而光子一旦穿透大氣層進入外層空間,其損耗更是接近於零,這使得自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優勢。 2005 年,該小組在合肥創造了13 公里的自由空間雙向量子糾纏分發的世界紀錄 ,同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。 從 2007 年開始,中國科大—清華大學聯合研究小組在北京八達嶺與河北懷來之

間架設了長達 16 公里的自由空間量子信道,並取得了一系列關鍵技術突破,最終在 2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸。這證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性,為未來基於衛星中繼的全球化量子通信網奠定了可靠基礎。

附錄 3.        (原子鐘)

1967 年,第十三屆國際度量衡會議採用 銫-133 原子鐘所發出特定波長的頻率,作為秒的基準依據。當此原子鐘某特定波長所發出的光振動 9,192,631,770 次所經過的時間,定義為一秒。原子鐘相當穩定,不易受環境變化影響。原子鐘並不使用放射性計時,而是使用電子轉變能級時釋放的精確微波訊號。早期的原子鐘為附上工具的激微波。今天最好的原子鐘是以原子噴泉中冷原子的吸收光譜法作基礎的。

附錄 4.        (GPS衛星的軌道座標系)

GPS 衛星軌道如何與地球赤道成 55 度角?先說赤道;赤道是地球表面緯度零度的一條圓形線,它將地球分成南、北兩半球,經過巴西北部、剛果、肯亞等地區。它的長度是 40,075.16 公里(24,901.55 英里)。因為地球自轉和圍繞太陽公轉的軌道角度不同,太陽直射到地球的位置在北回歸線和南回歸線移動,每年 3 月和 9 月的 21 日的正中午,太陽直射到地球的點通過赤道。太陽在這個時間通過赤道的地點很重要,因為在座標系統的地球中心慣性座標系(Earth-Centered Inertial Coordinate System, ECI)中的 X 座標軸的定義是從地球的質量中心到這個點形成的直線。

ECI 座標系

附錄五、

1983 年,蘇聯擊落意外闖入其領空的大韓航空客機後,美國總統列根建議開放軍方的 GPS (Global Positioning System) 全球衛星定位系統作民間用途,以便提高民用客機飛行定位的準繩度。自此,美國便積極發射數十枚人造衛星作廣播定位訊號的用途,至 1994 年把定位系統建成。

2000 年,美國總統克林頓簽署法案,取消對民用 GPS 訊號作準繩度的干擾。2004 年,美國總統喬治.布殊更新了法案,確保了 GPS 全球衛星定位系統訊號繼續可被民眾免費使用。

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